Las plantas, al igual que otros organismos, pueden verse gravemente afectadas por el estrés por calor. Para aumentar sus posibilidades de supervivencia, activan la respuesta de choque térmico, una vía molecular que también emplean las células humanas y animales para protegerse del estrés. Investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) ahora han descubierto que las hormonas esteroides vegetales pueden promover esta respuesta en las plantas.

Puede ser difícil de recordar en invierno, pero julio de 2021 fue el mes más caluroso jamás documentado. En los EE. UU., la temperatura media fue superior a la media de julio en 2,6 grados Fahrenheit, y muchos países del sur de Europa registraron temperaturas superiores a los 45 grados Celsius, incluida una temperatura máxima histórica de 48,8 grados Celsius registrada en la costa este. de Sicilia en Italia.

Las últimas décadas han visto una mayor incidencia de olas de calor con máximos históricos en todo el mundo, y esto se ve como resultado del cambio climático. Las olas de calor han estado ocurriendo con más frecuencia, han sido más calientes y han durado más, con graves consecuencias no solo para los humanos y los animales, sino también para las plantas. "El estrés por calor puede afectar negativamente a las plantas en sus hábitats naturales y desestabilizar los ecosistemas al mismo tiempo que reduce drásticamente las cosechas de cultivos, lo que amenaza nuestra seguridad alimentaria", dice Brigitte Poppenberger, profesora de biotecnología de cultivos hortícolas.

Las células activan una vía de defensa molecular para la protección contra el estrés por calor

Para sobrevivir períodos cortos de estrés por calor, las plantas activan una vía molecular llamada respuesta al choque térmico. Esta respuesta de choque térmico (común a todos los organismos) protege a las células del daño causado por el estrés proteotóxico, que daña las proteínas. Dicho estrés no solo es causado por el calor, sino que también puede resultar de la exposición a ciertas toxinas, la luz ultravioleta o la salinidad del suelo.

La respuesta al choque térmico protege a las células de varias maneras, una de ellas es la producción de las llamadas proteínas de choque térmico, que sirven como escudos moleculares que protegen las proteínas al evitar que se plieguen incorrectamente.

Los brasinoesteroides pueden aumentar la resistencia al estrés por calor de las plantas

Las plantas responden al estrés por calor activando factores de choque térmico y también otros jugadores moleculares. En particular, están involucradas las hormonas como mensajeros químicos. Entre las hormonas que producen las plantas se encuentran los brasinoesteroides, que regulan principalmente su crecimiento y desarrollo. Pero, además de sus propiedades de promoción del crecimiento, los brasinoesteroides tienen otras habilidades interesantes, una de ellas es su capacidad para aumentar la resistencia al estrés por calor de las plantas, y los investigadores de TUM han descubierto recientemente qué contribuye a esta capacidad protectora.

Usando la planta modelo Arabidopsis thaliana, un grupo de investigación dirigido por la profesora Brigitte Poppenberger ha podido dilucidar cómo un factor de transcripción específico, una proteína especial responsable de activar o desactivar ciertas secciones del ADN, está regulado por los brasinoesteroides. Este factor de transcripción, llamado BES1, puede interactuar con factores de choque térmico, lo que permite que la información genética se dirija hacia una mayor síntesis de proteínas de choque térmico.

Cuando aumenta la actividad de BES1, las plantas se vuelven más resistentes al estrés por calor, y cuando disminuye, se vuelven más sensibles a él. Además, el grupo ha demostrado que BES1 se activa con el estrés por calor y que esta activación es estimulada por brasinoesteroides.

Aplicaciones potenciales en agricultura y horticultura

"Estos resultados no solo son de interés para los biólogos que intentan ampliar nuestra comprensión de la respuesta al choque térmico, sino que también tienen potencial para una aplicación práctica en la agricultura y la horticultura", dice el profesor Poppenberger.

Los bioestimulantes que contienen brasinoesteroides están disponibles y se pueden probar para determinar su capacidad para aumentar la resistencia al estrés por calor en las plantas. Dichas sustancias son productos naturales que están aprobados para la agricultura orgánica y, por lo tanto, podrían usarse sin problemas. Alternativamente, BES1 puede ser un objetivo interesante para enfoques de reproducción. Esto podría usarse para crear variedades que sean más resistentes al estrés por calor y, por lo tanto, brinden rendimientos más estables en caso de futuras olas de calor.